新型混凝土的研究及我國混凝土技術進展

魏冰 趙康 趙一婧

摘 要：隨著城市化進程的加快，社會對混凝土的需求量迅速增加。現如今我國每年用于房屋、公路、鐵路、橋梁和港口等工程和基礎建設的混凝土用量約40億立方米，混凝土的研究生產和應用取得了長足的進步，但仍存在著諸多待改進的問題。比如強度、抗壓性能、抗滲的研究以及混凝土的回收利用等問題。其中對混凝土的強度問題研究是當中的一個重要課題。采用天然細集料，摻加高達60%的外摻料，在熱水養護和高溫養護條件下成功地制備出高抗壓強度達200MPa抗折強度為50MPa的超高性能混凝土材料;同時系統研究了不同養護制度下超高性能混凝土力學性能的發展規律。結果表明：用這種超高性能混凝土制作的構件具有輕質、高強、高韌性、使用安全方便造、價低廉的特點。

關鍵詞：鋼纖維混凝土;外摻料;強度

Abstract：With the accelerated process of urbanization，the demand for concrete is increasing rapidly.Now in our country every year for housing，engineering and foundation construction of highways，railways，bridges and ports consumption of concrete is about 40 billion cubic meters，production and application of concrete made great progress，but there are still mang problems to be improved.Such as strength，compressive strength，anti-permeability and recycling of concrete.The research on concrete strength is one of the important topics in the study.Using the mineral admixtures substitute up to 60% cement by weight to make ultra-high performance concrete.The specimens were cured under two conditions.The compressive strength and flexural strength were measured in different curing conditions.The test result show that the concrete with 60%（A+B+C）total substitution has the best mechanic properties（the compressive strength is up to 200MPa，flexure strength reach 50MPa）.The test results indicate that the cover plate of well has excellent properties and significantly and economic efficiency.

Keywords：filaments of steel concrete ? mineral admixtures ? strength

1 鋼纖維混凝土

近年來，國內外都非常重視水泥混凝土的高性能化、高強化、多功能化和綠色化。先進工業國家如美國、加拿大、日本、印度及歐美諸國先后投入巨資建立先進的水泥基材研究中心、高性能混凝土研究網或開展水泥材料的基礎研究。日本在80年代后期研制開發了C60～C80的高強混凝土，并重視其施工性能，特別是高流動性，要求混凝土澆筑后不振或微振，其免振自實混凝土用量超過80萬立方米。

我國“九五”期間對“重大工程混凝土安全性能”開展了研究，隨后又開展了高性能混凝土、機敏水泥基材等一系列的研究，形成了一些新概念，也通過工程應用積累了一些實踐經驗。

在高性能混凝土方面，C50～C60的高強高性能混凝土已經得到了廣泛的應用，如上海金茂大廈、北京新世紀飯店等都采用了C60的高強混凝土。上海國際大廈、北京海洋館等已經用上了C80的混凝土，而國家大劇院部分鋼管柱的混凝土強度已經達到了C110。雖然在不少工程上使用了C60以上的混凝土，但應用技術還并不成熟，還面臨著材料和工程方面的許多難題。

在輕集料混凝土方面，我們已經在永定新河大橋引橋、北京健翔橋擴建、新盧溝橋改造、武漢蔡甸漢江大橋橋面鋪裝、北京新保利大廈等工程中采用了輕集料混凝土。雖然輕集料混凝土在我國已有近50年的應用歷史，但仍然面臨著分層離析、泵送、抗裂和抗凍融等一系列問題，這些問題影響和限制了輕集料混凝土應用的進一步擴大和發展。

活性粉末混凝土是一 種超高性能混凝土，自1993年由法國Bouygues公司首次研制成功以來已經成功用于許多重大工程。縱觀國外生產RPC所用的配方，發現其活性細粉主要是水泥、硅灰和石英粉，其中硅灰摻量達到25%以上，石英粉達30%以上，細集料采用磨細石英砂，其生產工藝十分復雜，成本高、能耗大。近年來，我國對活性粉末混凝土雖也開展了一些初步研究工作，但都局限于其力學性能的研究，且在RPC材料組成和制備工藝上均沿用國外技術，其昂貴的成本和成型工藝的復雜性影響了這一超高性能混凝土材料在我國的進一步推廣應用。

結合我國國情，本文以天然細集料和外摻料替代國內外RPC材料中的石英粉和硅灰制備出超高性能混凝土材料，首先研究了其力學性能的發展規律，并對這種超高性能混凝土用于市政工程井蓋的可行性進行了研究。

2 混凝土抗滲

從20 世紀80 年代起，人們重新對混凝土抗滲性能產生興趣，是由于混凝土的耐久性問題日益為人們所關注。混凝土的耐久性，與水和其它有害液體、氣體向其內部流動的數量、范圍等有關，因此抗滲性能高的混凝土，其耐久性就好。近年來，高性能混凝土的概念大有取代高強混凝土概念的趨勢[2]，因為人們認識到強度這一單一的指標并不足以揭示結構材料的工作狀態。高性能混凝土首先要求是耐久性有保證的混凝土。正是因為涉及的影響因素太多，試驗耗功耗時，因此，目前人們在這方面獲得的研究成果還遠遠不能令人滿意，有必要在這方面進一步深入進行研究。本文正是針對上述問題，分析了混凝土的抗滲性能的主要影響因素，并且介紹了研究現狀。

總結如下：

（1）目前各種試驗測試方法各有優缺點，不存在某種方法絕對強于另一種方法的說法。近年來，國外在一項研究中同時進行水滲透性、氯化物滲透性、空氣滲透性測試、然后分別討論試驗結果的情況增多，可以認為這是一種趨勢;

（2）由于高效減水劑等的廣泛應用，混凝土水灰比趨低，混凝土在服役初期其抗滲性能往往是有保障的。混凝土的抗滲性能研究應該進一步關注荷載作用和微裂紋擴展的影響;在研究材料組分、尤其是比較傳統的組分對抗滲性能的影響時，也要更多地結合時間因素和服役環境來考慮才更有意義;總之，考慮混凝土在服役環境中抗滲性能的劣化，是混凝土抗滲性能研究的一個發展方向。對于混凝土孔結構對抗滲性能的影響問題，如果與適合于描述雜亂無章事物的分形幾何理論進行結合，可能獲得進展;

（3）應該建立抗滲性能指標與耐久性指標之間的聯系，為用抗滲實驗結果科學評價混凝土耐久性提供依據。

3 總結

總結各種結構形式的混凝土都具有普通混凝土不具有的優點，也是工程界和學術界所期望的，但是不管是哪種結構形式的混凝土還是哪種理論都有應用局限性，還有待更進一步的研究和探討，使其在民用建筑樓地面、公路路面、預制構件、水利工程、機場跑道和停機坪、隧道以及各種構筑物的加固補強和保護方面得到更廣闊的發展和應用。

參考文獻

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